EP1813920A1 - Weighing scales operating method and device - Google Patents
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- EP1813920A1 EP1813920A1 EP06100970A EP06100970A EP1813920A1 EP 1813920 A1 EP1813920 A1 EP 1813920A1 EP 06100970 A EP06100970 A EP 06100970A EP 06100970 A EP06100970 A EP 06100970A EP 1813920 A1 EP1813920 A1 EP 1813920A1
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Waage sowie eine Waage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a balance and a balance for carrying out the method.
Beim präzisen Verwiegen von Wägegütern ist es ein Erfordernis, möglichst sämtliche Einflussfaktoren auf die Genauigkeit des Wägeresultats zu minimieren. Beispielhaft seien hier Luftbewegungen genannt, welche meist vermittels eines Windschutzes auf ein vernachlässigbares Mass reduziert werden können, oder Schwankungen der Umgebungsbedingungen, wie Temperatur oder Feuchtigkeit, die beispielsweise durch das Platzieren einer Waage in einem klimatisierten Raum beseitigt werden können.In the precise weighing of weighing samples, it is a requirement to minimize as far as possible all factors influencing the accuracy of the weighing result. By way of example, air movements may be mentioned here, which can usually be reduced to a negligible extent by means of wind protection, or fluctuations of the ambient conditions, such as temperature or humidity, which can be eliminated, for example, by placing a balance in an air-conditioned space.
Ein weiterer, das Wägeergebnis beeinflussender Faktor umfasst das Vorhandensein elektrostatischer Ladungen im Wägeraum beziehungsweise in der Umgebung oder direkt auf der zu wiegenden Last, die insbesondere beim Verwiegen von nicht leitfähigen Proben oder beim Verwiegen von Proben, die sich in Gefässen aus nicht-leitfähigem Material befinden, zum Tragen kommen. Besonders problematisch ist die Wirkung elektrostatischer Aufladungen bei Verwendung grosser Glas- oder Polymergefässe im Falle der Bestimmung kleiner Massendifferenzen als Wägeaufgabe. Eine elektrostatische Aufladung der Waagschale selbst, auf welcher die betreffenden Proben und/oder Gefässe, also die Last, platziert sind, findet meist nicht statt, da diese in der Regel aus Metall gefertigt ist und die Ladungen über eine leitfähige Verbindung mit dem Waagengehäuse abfliessen können.Another factor influencing the weighing result comprises the presence of electrostatic charges in the weighing chamber or in the surroundings or directly on the load to be weighed, in particular when weighing nonconductive samples or when weighing samples which are located in vessels made of non-conductive material , come to fruition. Particularly problematic is the effect of electrostatic charging when using large glass or polymer vessels in the case of determining small mass differences as a weighing task. An electrostatic charge of the balance pan itself, on which the relevant samples and / or vessels, so the load are placed, usually does not take place, since this is usually made of metal and the charges can flow through a conductive connection to the balance housing ,
Eine elektrostatische Aufladung einer auf der Waagschale befindlichen Last bewirkt eine Potentialdifferenz zwischen der Last und den geerdeten Waagenteilen. Aufgrund dieser Potentialdifferenz wirkt eine Kraft zwischen der Last und beispielsweise dem Wägeraumboden. Damit wirkt die Vertikalkomponente dieser Kraft auch auf die Wägezelle und addiert sich zu der durch die Last erzeugten Kraft. Demzufolge wird ein falsches Wägeresultat erzeugt und angezeigt, was insbesondere bei hochauflösenden Waagen unerwünscht ist.An electrostatic charge of a load placed on the scale causes a potential difference between the load and the grounded parts of the balance. Due to this potential difference, a force acts between the load and, for example, the weighing chamber floor. Thus, the vertical component of this force also acts on the load cell and adds to the force generated by the load. As a result, a wrong weighing result is generated and displayed, which is undesirable especially in high-resolution scales.
Weitere Waagenteile, wie beispielsweise ein vorhandener Windschutz oder andere Bereiche des Gehäuses können, sofern sie aus nicht-leitfähigem Material bestehen, sich ebenfalls elektrostatisch aufladen und durch einen so genannten Kraftnebenschluss verfälschend auf das Wägeresultat wirken.Other parts of the balance, such as an existing windscreen or other areas of the housing, if they consist of non-conductive material, also charge electrostatically and act by a so-called force shunt falsifying the weighing result.
Eine Analysenwaage zur Wägung von elektrostatisch aufgeladenem Wägegut beschreibt die
Nachteilig bei der beschriebenen Vorrichtung ist, dass einerseits der Ventilator unerwünschte Luftströmungen im Bereich der Waagschale erzeugen kann und andererseits, dass stets ein fest vorgegebenes Mass an Ionisationsladungen zur Neutralisierung der Aufladungen zur Verfügung steht, unabhängig vom Aufladungsgrad der Last auf der Waagschale.A disadvantage of the device described is that, on the one hand, the fan can generate unwanted air currents in the region of the weighing pan and, on the other hand, that a fixed predetermined amount of ionization charges is always available for neutralizing the charges, regardless of the degree of charge of the load on the weighing pan.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es erlauben, den Betrieb einer Waage, insbesondere im Falle des Vorhandenseins elektrostatischer Aufladungen, nach den Bedürfnissen des Benutzers zu gestalten.It is therefore an object of the present invention to provide a method and an apparatus which make it possible to design the operation of a balance, in particular in the case of the presence of electrostatic charges, according to the needs of the user.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs und des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst.This object is achieved with the features of the independent method claim and the independent device claim.
Eine Waage mit einer Waagschale zur Aufnahme einer zu wiegenden Last, und mit einer Wägeelektronik, die eine Messeinheit aufweist, ist mit einem Elektrostatiksensor versehen, welcher derart angeordnet ist, dass elektrostatische Aufladungen an einer auf der Waagschale aufgebrachten oder aufzubringenden Last detektierbar sind. Ein Verfahren zum Betrieb der Waage weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- Ermitteln des Vorhandenseins elektrostatischer Aufladungen vermittels des Elektrostatiksensors,
- Zuleiten der Information bezüglich des das Mass der Aufladungen kennzeichnenden Werts an die Messeinheit,
- Vergleich des das Mass der ermittelten Aufladungen kennzeichnenden Werts mit mindestens einem vordefinierbaren Schwellwert und
- Auslösen einer Aktion der Wägeelektronik.
- Determining the presence of electrostatic charges by means of the electrostatic sensor,
- Supplying information regarding the value indicative of the amount of charges to the measuring unit,
- Comparison of the value characterizing the measure of the ascertained charges with at least one predefinable threshold value and
- Triggering an action of the weighing electronics.
Das Verfahren bietet einem Benutzer der Waage den Vorteil, dass es über das Vorhandensein elektrostatischer Ladungen als einen das Wägeergebnis beeinflussenden Faktor Auskunft geben kann und somit dadurch verhindert werden kann, dass eine ein falsches Wägeergebnis hervorrufende Wägung ausgeführt wird. Dies insbesondere dann, wenn das Mass der elektrostatischen Aufladungen einen vordefinierbaren Schwellwert übersteigt. Es wird einem Benutzer der Waage eine Möglichkeit an die Hand gegeben, das Problem elektrostatischer Aufladungen zu beseitigen, um zu einem korrekten Wägeergebnis zu gelangen.The method offers a user of the balance the advantage that it can provide information about the presence of electrostatic charges as a factor influencing the weighing result and thus can be prevented from carrying out a weighing which causes an incorrect weighing result. This is especially true when the level of electrostatic charges exceeds a predefinable threshold. A user of the balance is given a chance to eliminate the problem of electrostatic charges in order to arrive at a correct weighing result.
Es ist nutzbringend, den Schwellwert nicht als konstant vorauszusetzen, sondern je nach Wägeaufgabe durch geeignete Massnahmen, sei dies durch den Einsatz spezieller elektronischer Bauelemente oder vermittels eines Programms, welches auf mindestens einen vordefinierbaren in einer Speichereinheit abgelegten Schwellwert zurückgreift, den Schwellwert veränderbar zu gestalten. Letzteres erfordert das Vorhandensein einer Prozessoreinheit und eine Speichereinheit in der Messeinheit.It is useful not to presume the threshold as constant, but depending on the weighing task by suitable measures, be it by the use of special electronic components or by means of a program which falls back on at least one predefined stored in a memory unit threshold, the threshold value to make changeable. The latter requires the presence of a processor unit and a memory unit in the measurement unit.
Bevorzugt wird dann in der Prozessoreinheit ein Programm ausgeführt, welches das Mass der ermittelten Aufladungen mit mindestens einem in der Speichereinheit abgelegten veränderbar vordefinierten Schwellwert vergleicht. In einem solchen Fall kann ferner der ermittelte Wert zur weiteren Verarbeitung in der Speichereinheit abgelegt werden.Preferably, a program is then executed in the processor unit which compares the mass of the ascertained charges with at least one changeably predefined threshold value stored in the memory unit. In such a case, furthermore, the determined value can be stored in the memory unit for further processing.
Insbesondere kann vermittels des Elektrostatiksensors bei Vorhandensein elektrostatischer Aufladungen deren Höhe und/oder deren Vorzeichen gemessen werden und die Information bezüglich des die Höhe und/oder das Vorzeichen der Aufladungen kennzeichnenden Messwerts der Messeinheit zugeleitet werden. Das Programm vergleicht den Messwert mit mindestens einem in der Speichereinheit veränderbar vordefinierten Schwellwert, löst bei Überschreiten mindestens eines Schwellwerts eine Aktion der Wägeelektronik aus und legt den Messwert zur weiteren Verarbeitung in der Speichereinheit ab.In particular, by means of the electrostatic sensor in the presence of electrostatic charges whose height and / or their signs are measured and the information relating to the height and / or the sign of the charging characterizing measured value of the measuring unit are fed. The The program compares the measured value with at least one threshold value which can be variably predefined in the memory unit, triggers an action of the weighing electronics when at least one threshold value is exceeded and stores the measured value in the memory unit for further processing.
Somit kann eine qualitative, eine semiquantitative oder eine quantitative Analyse möglicher elektrostatischer Aufladungen der Last und gegebenenfalls gewisser Waagenteile beim Wägen durchgeführt werden. Eine qualitative Auswertung umfasst das Ermitteln des Vorhandenseins elektrostatischer Aufladungen oberhalb eines vordefinierbaren Schwellwerts. Eine semiquantitative Analyse erfordert das Bereitstellen von mindestens zwei vordefinierbaren Schwellwerten, wobei eine Auswertung der ermittelten Aufladung nacheinander den das Mass der Aufladung kennzeichnenden Wert mit den verschiedenen Schwellwerten vergleicht und dann kategorisiert, beispielsweise in keine Aufladung, niedrige Aufladung, mittlere Aufladung, hohe Aufladung. Anschliessend wird das Programm eine der zugeordneten Kategorie angemessene Aktion der Wägeelektronik auslösen. Bei einer quantitativen Analyse wird die elektrostatische Aufladung gemessen und ein der Höhe und/oder dem Vorzeichen zuordenbarer Messwert wird entsprechend einem Programmteil des im Prozessor ausführbaren Programms derart verarbeitet, dass eine dem Messwert angemessene Aktion der Wägeelektronik erfolgen kann.Thus, a qualitative, semiquantitative or quantitative analysis of possible electrostatic charges of the load and, if necessary, certain parts of the scale during weighing can be carried out. A qualitative evaluation involves determining the presence of electrostatic charges above a predefinable threshold. A semiquantitative analysis requires providing at least two predefinable thresholds, wherein an evaluation of the determined charge sequentially compares the value indicative of the charge with the various thresholds and then categorizes, for example, no charge, low charge, medium charge, high charge. Subsequently, the program will trigger an appropriate action of the weighing electronics in the assigned category. In a quantitative analysis, the electrostatic charge is measured and a height and / or the sign assignable measured value is processed in accordance with a program part of the program executable in the processor so that an appropriate action of the weighing electronics can take place.
In bevorzugter Ausformung ist in der Wägeelektronik ein Zeitgeber vorhanden, wobei die Prozessoreinheit auf diesen zugreifen kann und das Programm jedem das Mass, insbesondere die Höhe und/oder das Vorzeichen, der Aufladung kennzeichnenden Wert, insbesondere dem Messwert, einen Zeitwert zuordnet und das Wertepaar in der Speichereinheit ablegt.In a preferred embodiment, a timer is present in the weighing electronics, wherein the processor unit can access them and the program assigns to each of the measures, in particular the height and / or the sign, the charging characterizing value, in particular the measured value, a time value and the value pair in the storage unit stores.
Die Waage weist eine Ausgabeeinheit, insbesondere eine Anzeige- und Bedieneinheit und/oder mindestens eine Leuchtdiode, gegebenenfalls einen Drucker, auf, wobei ein vom das Mass, beziehungsweise die Höhe und/oder das Vorzeichen der Aufladung kennzeichnenden Wert und/oder Messwert, abhängiges Signal an der Ausgabeeinheit ausgegeben wird und somit dem Benutzer der Waage zur Kenntnis gebracht wird. Insbesondere kann dieser aufgefordert werden eine Aktion der Wägeelektronik auszulösen. Häufig ist es jedoch von Vorteil, dass durch das Programm aufgrund des Messwerts die Aktion der Wägeelektronik gesteuert wird und diese Aktion selbsttätig erfolgt.The balance has an output unit, in particular a display and operating unit and / or at least one light-emitting diode, optionally a printer, wherein a value and / or measured value, dependent signal, characterizing the mass, or the height and / or the sign of the charge is output at the output unit and thus brought to the attention of the user of the balance. In particular, this can be asked to trigger an action of the weighing electronics. Often, however, it is an advantage that the program can Measured value, the action of the weighing electronics is controlled and this action takes place automatically.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Waage eine Ionisationsvorrichtung auf, wobei bei Überschreiten eines vordefinierten Schwellwerts durch den das Mass insbesondere die Höhe und/oder das Vorzeichen, der Aufladung kennzeichnenden Wert, insbesondere den Messwert, die Ionisationsvorrichtung in Gang gesetzt wird.In an advantageous development, the scale has an ionization device, wherein when a predefined threshold value is exceeded, the ionization device is set in motion by the value characterizing the quantity, in particular the height and / or the sign, the charge, in particular the measured value.
Auch ist es denkbar und wünschenswert, die Daten zur Dauer und Intensität der Aktivität der Ionisationsvorrichtung in der Speichereinheit abzulegen, wobei sie jederzeit über eine Ausgabeeinheit der Waage abrufbar sind.It is also conceivable and desirable to store the data on the duration and intensity of the activity of the ionization device in the storage unit, wherein they can be called up at any time via an output unit of the balance.
Die Aktivität der Ionisationsvorrichtung, insbesondere die Dauer und/oder die Intensität der Ionisation, kann dabei entsprechend der Grösse des die Aufladung kennzeichnenden Werts, insbesondere des Messwerts, erfolgen.The activity of the ionization device, in particular the duration and / or the intensity of the ionization, can take place in accordance with the size of the value characterizing the charge, in particular the measured value.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach erfolgter Ionisation das Mass, insbesondere die Höhe und/oder das Vorzeichen, der Aufladung erneut ermittelt und der Wert, insbesondere der Messwert, der Messeinheit zugeführt, wonach die Dauer und/oder die Intensität der Ionisation an den neuen Wert angepasst wird und die Folge von Ermitteln des Masses der Aufladung und nachfolgender Ionisation solange wiederholt wird, bis der das Mass der Aufladung kennzeichnende Wert unter einen vordefinierten Schwellwert abgesunken ist.In a further development of the method, the mass, in particular the height and / or the sign, the charge is determined again after the ionization and the value, in particular the measured value, the measuring unit supplied, after which the duration and / or the intensity of ionization to the new Value is adjusted and the sequence of ascertaining the amount of charging and subsequent ionization is repeated until the value characterizing the degree of charging has fallen below a predefined threshold value.
Es kann auch ein Feuchtigkeitssensor zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit vorhanden sein und die Information bezüglich des das Mass der Luftfeuchtigkeit kennzeichnenden Werts der Messeinheit zugeleitet werden, wobei das Programm die Aktivität der Ionisationsvorrichtung entsprechend dem Mass der Luftfeuchtigkeit modifiziert.There may also be a moisture sensor for determining the humidity and the information relating to the value of the humidity indicative of the measuring unit, the program modifies the activity of the ionization device according to the measure of humidity.
In einer speziellen Ausführung der Waage, wobei diese einen die Waagschale umgebenden Wägeraum, der von einer Windschutzvorrichtung umschlossen ist, aufweist, und wobei die Windschutzvorrichtung mindestens eine durch eine Wand verschliessbare Öffnung für den Zugang zum Wägeraum aufweist, besteht ein weiterer vorteilhafter Verfahrenschritt darin, dass der Elektrostatiksensor bei Betätigen der Wand elektrostatische Aufladungen der Last bereits beim Einbringen derselben in den Wägeraum ermittelt.In a special embodiment of the balance, which has a weighing chamber surrounding the weighing pan, which is enclosed by a windscreen device, and wherein the windbreaking device has at least one opening closable by a wall for access to the weighing room, a further advantageous method step is that the electrostatic sensor when pressing the Wall electrostatic charges of the load already determined during the introduction of the same in the weighing room.
Für den Fall, dass ein Codeleser vorhanden ist und dass das das Wägegut beinhaltende Gefäss einen Code aufweist, welcher über das Material des Gefässes Auskunft gibt, kann im Programm ein Programmteil ausgeführt werden, welcher die Aktivität der Ionisationsvorrichtung entsprechend dem Gefässmaterial modifiziert.In the event that a code reader is present and that the container containing the weighing material has a code which provides information about the material of the vessel, a program part can be executed in the program, which modifies the activity of the ionization device according to the vessel material.
Eine Waage zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens besitzt eine Waagschale sowie eine Wägeelektronik, wobei Letztere eine Messeinheit aufweist. Es ist ein Elektrostatiksensor vorhanden, welcher derart angeordnet ist, dass elektrostatische Aufladungen einer auf der Waagschale aufgebrachten oder aufzubringenden Last ermittelbar sind. Der Elektrostatiksensor steht mit der Messeinheit in Verbindung, wobei bei festgestellter, über mindestens einen vordefinierbaren Schwellwert hinausreichender Aufladung eine Aktion der Wägeelektronik auslösbar ist.A balance for carrying out the method described above has a weighing pan and a weighing electronics, the latter having a measuring unit. There is an electrostatic sensor which is arranged such that electrostatic charges of a load applied or to be applied to the weighing pan can be determined. The electrostatic sensor is in communication with the measuring unit, whereby an action of the weighing electronics can be triggered when a charge has been detected that exceeds at least one predefinable threshold value.
Eine solche Waage gewährleistet einem Benutzer mehr Sicherheit. Dieser muss insbesondere nicht stets eine durch mögliche elektrostatische Aufladungen der Last hervorgerufene Verfälschung des Wägeergebnisses vor Augen haben, da die ausgelösten Massnahmen zur Beseitigung dieser Problematik beitragen.Such a scale ensures a user more security. In particular, the latter does not always have to consider a falsification of the weighing result caused by possible electrostatic charging of the load, since the measures initiated contribute to eliminating this problem.
Bevorzugt ist die Messeinheit der Waage mit einem Prozessor sowie einer Speichereinheit versehen, wobei im Prozessor der Messeinheit ein Programm ausführbar ist, das bei festgestellter, über mindestens einen vordefinierbaren Schwellwert hinausreichender Aufladung eine Aktion der Wägeelektronik auslöst und/oder den gemessenen Wert zur weiteren Verarbeitung in der Speichereinheit ablegt.Preferably, the measuring unit of the scale is provided with a processor and a memory unit, wherein in the processor of the measuring unit, a program is executable, which triggers an action of the weighing electronics when detected, beyond at least one predefinable threshold charging extends and / or the measured value for further processing in the storage unit stores.
In besonderer Ausführung der Waage ist eine Ionisationsvorrichtung vorhanden, die im Falle vorhandener elektrostatischer Aufladungen aktivierbar ist und/oder von der Messeinheit entsprechend der ermittelten Aufladung der Last steuerbar ist.In a special embodiment of the balance, an ionization device is present, which can be activated in the case of existing electrostatic charges and / or can be controlled by the measuring unit in accordance with the determined charging of the load.
In einer bevorzugen Ausgestaltung der Waage weist diese einen die Waagschale umgebenden Wägeraum auf, der von einer Windschutzvorrichtung umschlossen ist. Die Windschutzvorrichtung umfasst mindestens eine Wand, welche eine Öffnung für den Zugang zum Wägeraum verschliessen kann, wobei mindestens ein Sensorelement des mindestens einen Elektrostatiksensors in unmittelbarer Nähe der verschliessbaren Öffnung angeordnet ist. Vorteilhafterweise können die mindestens eine Ionenquelle der Ionisationsvorrichtung und/oder mindestens ein Sensorelement des mindestens einen Elektrostatiksensors in unmittelbarer Nähe der mindestens einen Öffnung der Windschutzvorrichtung angeordnet sein.In a preferred embodiment of the balance, this has a weighing pan surrounding the weighing chamber, which is enclosed by a windbreaker. The wind protection device comprises at least one wall which can close an opening for access to the weighing chamber, wherein at least one sensor element of the at least one electrostatic sensor is arranged in the immediate vicinity of the closable opening. Advantageously, the at least one ion source of the ionization device and / or at least one sensor element of the at least one electrostatic sensor can be arranged in the immediate vicinity of the at least one opening of the windshield device.
In bevorzugter Ausfertigung weist die Windschutzvorrichtung der Waage mindestens eine feststehende Wand auf, welche mit Aussparungen versehen ist. In diesen Aussparungen sind die mindestens eine Ionenquelle der Ionisationsvorrichtung und/oder mindestens ein Sensorelement des mindestens einen Elektrostatiksensors angeordnet.In a preferred embodiment, the windscreen device of the balance has at least one fixed wall, which is provided with recesses. The at least one ion source of the ionization device and / or at least one sensor element of the at least one electrostatic sensor are arranged in these recesses.
Insbesondere weist die Waage ein der Unterbringung einer Wägezelle und der Wägeelektronik dienendes Waagengehäuse auf, dessen eine Wand eine feststehende Wand der Windschutzvorrichtung bildet, wobei am Waagengehäuse in die Aussparungen mündende Führungsschächte angeordnet sind, in welchen Zuleitungen zum Sensorelement des Elektrostatiksensors und/oder Zuleitungen zur Ionenquelle der Ionisationsvorrichtung angeordnet sind. Alternativ können die Führungsschächte umfangreicher ausgeformt sein und es können elektronische Bauelemente des Elektrostatiksensors und/oder der Ionisationsvorrichtung darin untergebracht sein.In particular, the scale has a scale housing accommodating a load cell and the weighing electronics, one wall of which forms a stationary wall of the windshield device, guide shafts opening into the recesses on the balance housing, in which feed lines to the sensor element of the electrostatic sensor and / or supply lines to the ion source the ionization device are arranged. Alternatively, the guide shafts can be formed more extensive and it can be housed electronic components of the electrostatic sensor and / or the ionization device therein.
In bevorzugter Weiterbildung der Waage ist eine Ausgabeeinheit, insbesondere mindestens eine Leuchtdiode und/oder eine Anzeigeeinheit und/oder ein Drucker vorhanden zur semiquantitativen Anzeige einer elektrostatischen Aufladung und/oder zur Ausgabe eines die Höhe und/oder das Vorzeichen der Aufladung kennzeichnenden Messwerts.In a preferred development of the scale, an output unit, in particular at least one light-emitting diode and / or a display unit and / or a printer is present for the semi-quantitative display of an electrostatic charge and / or for outputting a measured value characterizing the magnitude and / or the sign of the charge.
Die erfindungsgemässe Waage sowie das Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins elektrostatischer Ladungen im Wägeraum einer Waage werden anhand der stark schematisierten Zeichnungen im Folgenden dargestellt und beschrieben. Es zeigen:
Figur 1- eine Waage mit einer Windschutzvorrichtung in dreidimensionaler Darstellung, mit einem Sensorelement eines Elektrostatiksensors und mit zwei Ionenquellen einer Ionisationsvorrichtung;
- Figur 2
- eine Waage mit einer Windschutzvorrichtung in dreidimensionaler Darstellung, mit zwei Sensorelementen mindestens eines Elektrostatiksensors und mit zwei Ionenquellen einer Ionisationsvorrichtung;
- Figur 3
- eine Variante der Anordnung der gemäss Figur 2 gezeigten Sensorelemente und der Ionenquellen in einer Ausschnittvergrösserung;
- Figur 4
- eine weitere Variante der Anordnung der gemäss Figur 2 gezeigten Sensorelemente und der Ionenquellen in einer Ausschnittvergrösserung;
Figur 5- ein Beispiel eines Elektrostatiksensors als Schaltschema;
- Figur 6
- eine Waage mit einem Elektrostatiksensor und mit einer Ionisationsvorrichtung als Blockdiagramm dargestellt;
Figur 7- ein Flussdiagramm, zur Darstellung des Zusammenwirkens von Elektrostatiksensor und Ionisationsvorrichtung
- FIG. 1
- a scale with a windbreaker in three-dimensional representation, with a sensor element of an electrostatic sensor and with two ion sources of an ionization device;
- FIG. 2
- a scale with a windscreen device in three-dimensional representation, with two sensor elements of at least one electrostatic sensor and with two ion sources of an ionization device;
- FIG. 3
- a variant of the arrangement of the sensor elements shown in Figure 2 and the ion sources in a detail enlargement;
- FIG. 4
- a further variant of the arrangement of the sensor elements shown in Figure 2 and the ion sources in a cut-out magnification;
- FIG. 5
- an example of an electrostatic sensor as a circuit diagram;
- FIG. 6
- a scale with an electrostatic sensor and with an ionization device shown as a block diagram;
- FIG. 7
- a flow chart illustrating the interaction of the electrostatic sensor and ionization device
In der Figur 1 ist in dreidimensionaler Darstellung eine Waage 1 gezeigt. Diese Waage 1 weist eine Windschutzvorrichtung 2 auf, welche einen Wägeraum 3 umschliesst, wobei sich eine Waagschale 4 im Wägeraum 3 befindet. Die Waagschale 4 ist in bekannter Weise mit einer sich im Gehäuse 7 der Waage 1 befindlichen und daher hier nicht sichtbaren Wägezelle mittels eines durch den Wägeraumboden 30 hindurch reichenden Gestänges (hier ebenfalls nicht sichtbar) verbunden. Auf der Waagschale 3 befindet sich ein Behältnis 5 mit Wägegut 6. Das Behältnis 5 ist aus Polymermaterial, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen gefertigt, das Wägegut 6 kann zum Beispiel ein Pulver sein, welches in einem Labor vor seiner Verwendung abgewogen werden muss. Aufgrund der elektrisch isolierenden Eigenschaften sowohl des Behältnisses 5 als auch des Wägeguts 6 können beide sich elektrostatisch aufladen und üben dann zusätzlich zu der durch ihre Masse wirkenden Kraft auch noch eine elektrostatische Kraft auf die Waagschale 4 aus. Dadurch wird das Wägeergebnis verfälscht.In the figure 1, a
Um nun das Mass und/oder die Höhe der Aufladung des auf der Waagschale 3 befindlichen Behältnisses 5 samt Wägegut 6 zu bestimmen, ist nahe der Waagschale 4 an der Rückwand 9 ein Elektrostatiksensor 10 angebracht. Von dem Elektrostatiksensor 10 ist im Wesentlichen das Sensorelement 18 in einer Einfassung 35 in der Figur 1 zu sehen. Dieser Elektrostatiksensor 10, welcher weiter unten anhand der Figur 5 näher beschrieben wird, detektiert elektrostatische Aufladungen im Wägeraum 3, welche sich im gezeigten Beispiel bevorzugt an der auf der Waagschale 4 befindlichen Last bestehend aus Behältnis 5 und Wägegut 6 akkumulieren. Das der elektrostatischen Aufladung entsprechende Signal wird vom Sensor 10 an die im Waagengehäuse 7 untergebrachte und daher in der Figur 1 ebenfalls nicht sichtbare Wägeelektronik weitergeleitet, welche im Prozessor einer Messeinheit dieses in Abhängigkeit des Abstands zwischen Last 5, 6 und Elektrostatiksensor 10 verarbeitet und entsprechende Massnahmen in Gang setzt.In order to determine the mass and / or the amount of charging of the
Die Waage 1 verfügt über eine Anzeige- und Bedieneinheit 11, die in der Darstellung gemäss Figur 1 einen Bildschirm 12, vorzugsweise einen Touch-Screen Bildschirm, aufweist. Auf diesem kann eine Anzeige des Masses der Aufladung, welche vom Elektrostatiksensor 10 ermittelt wurde, erfolgen.The
Das Vorhandensein elektrostatischer Ladungen im Wägeraum 3 kann nun entweder qualitativ mittels eines Symbols am Bildschirm 12 dargestellt werden. Es kann jedoch auch semiquantitativ das Mass der Aufladung z.B. der auf der Waagschale 3 befindlichen Last angezeigt werden, beispielsweise indem mittels Farbdarstellung am Bildschirm das Vorhandensein einer geringen Aufladung durch die Farbe weiss und das Vorhandensein einer hohen Aufladung durch die Farbe rot symbolisiert wird, wobei mindestens ein Zwischenwert durch die Farbe gelb oder orange gekennzeichnet sein könnte. Eine quantitative Angabe der gemessenen Höhe der Aufladung am Bildschirm 12 ist selbstverständlich auch denkbar. Allerdings ist in diesem Falle mit Vorteil der Abstand zwischen Elektrostatiksensor 10 und Behältnis 5 eine zusätzliche Grösse, die bestimmt werden muss und in die Berechnung der Höhe der Aufladung eingeht. Das Vorzeichen der Ladungen kann ebenfalls vom Elektrostatiksensor 10 erfasst und dargestellt werden.The presence of electrostatic charges in the weighing chamber 3 can now either be represented qualitatively by means of a symbol on the
Mit dem Bezugszeichen 13 sind ebenfalls in einer Aussparung 8 in der Rückwand 9 der Waage 1 rechts und links je eine Ionenquelle einer Ionisationsvorrichtung angeordnet. Die Ionenquelle 13 befindet sich ebenfalls in einer Einfassung 36. Diese Ionisationsvorrichtung wird bei nachgewiesener elektrostatischer Aufladung vor dem Wägevorgang in Gang gesetzt, das heisst aktiviert, so dass dieser dann ohne verfälschenden Kraftnebenschluss aufgrund von elektrostatischen Kräften erfolgen kann.The
Die Ionenquellen 13 der Ionisationsvorrichtung sind bevorzugt in seitlich angeordneten Aussparungen 8 der Rückwand 9 untergebracht. Diese Aussparungen, welche bei Nichtverwendung mittels eines Clip 14 verschlossen sind, ermöglichen einen Zugang zum Wägeraum von aussen, auch wenn sämtliche Wände 17 der Windschutzvorrichtung 2 geschlossen sind. Die Aussparungen 8 sind von aussen her gut zugänglich, da die Breite des Waagengehäuses 7 geringer ist, als diejenige der Rückwand 9. An der Aussenseite des Waagengehäuses 7 sind Führungsschächte 15 angebracht, in welchen die hier nicht sichtbaren Zuleitungen zur Ionenquelle 13 angeordnet sind und der entsprechenden Elektronik zugeführt werden.The ion sources 13 of the ionization device are preferably accommodated in laterally arranged
Die Figur 2 zeigt die Waage aus Figur 1 in analoger Darstellung, wobei zwei Sensorelemente 18 mindestens eines Elektrostatiksensors 10 in je einer rechts und links in der Rückwand 9 der Waage 1 vorhandenen Aussparung 8 angeordnet sind. Die Ionenquellen 13 der Ionisationsvorrichtung sind wie jene in der Figur 1 gezeigten in weiteren Aussparungen 8 untergebracht. An der Aussenseite des Waagengehäuses 7 sind Führungsschächte 15 angebracht, in welchen die hier nicht sichtbaren Zuleitungen des Elektrostatiksensors 10 beziehungsweise zur Ionenquelle 13 angeordnet sind und der entsprechenden Elektronik zugeführt werden. Die beiden in den Aussparungen 8 untergebrachten Sensorelemente 18 des mindestens einen Elektrostatiksensors 10 können nun bereits beim Einbringen der Last in den Wägeraum 3 durch eine geöffnete Seitenwand 17 das Vorhandensein elektrostatischer Ladungen auf der Last detektieren, wobei dann unmittelbar die Ionisationsvorrichtung in Gang gesetzt werden kann.FIG. 2 shows the scale of FIG. 1 in an analogue representation, wherein two
Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils in einer Ausschnittvergrösserung entsprechend der Figur 2 eine Wand des Waagengehäuses 7, an welche verschiedene Ausgestaltungen der Führungsschächte 15, 15' angebracht sind. Während ein Führungsschacht 15 (gemäss Figur 3) lediglich für das Führen der Zuleitungen geeignet ist, können in einem Führungsschacht 15' (gemäss Figur 4) auch elektronische Bauelemente 16 untergebracht werden, beispielsweise solche zur Steuerung der Ionenquelle 13 als Teil der lonisationsvorrichtung und/oder die Messelektronik des Elektrostatiksensors 10. Es sei angemerkt, dass die Ionenquelle 13 und das Sensorelement 18 in der Darstellung gemäss den Figuren 3 und 4 gegenüber jener der Figur 2 vertauscht sind. Dies zeigt auf, dass für die jeweilige Anordnung der Ionenquelle 13 beziehungsweise des Sensorelements 18 verschiedene Positionen innerhalb des Wägeraums 3 möglich sind. Zum Beispiel ist es bevorzugt, wenn ein Sensorelement 18 in unmittelbarer Nähe der Waagschale 4, jedoch ohne mechanischen Kontakt zu dieser, positioniert ist. Es können ein, zwei oder auch mehrere Sensorelemente 18 und/oder Elektrostatiksensoren 10 vorhanden sein. Eine Ionenquelle 13 der Ionisationsvorrichtung ist bevorzugt nahe der zum Öffnen und Schliessen des Wägeraums 3 verschiebbaren Seitenwand 17angebracht. Auch hier können mehr als eine, bevorzugt zwei, Ionenquellen 13 vorhanden sein.FIGS. 3 and 4 each show in a detail enlargement according to FIG. 2 a wall of the
Da wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, sich die Ionenquellen 13 bevorzugt nahe der jeweiligen Seitenwand 17 der Windschutzvorrichtung 2 befinden, ist es vorteilhaft, wenn diese aktiviert werden, sobald eine solche Wand 17 geöffnet wird, so dass bereits beim Einbringen in den Wägeraum 3 das Behältnis 5 sowie das Wägegut 6 von elektrostatischen Ladungen befreit werden.As can be seen from FIGS. 1 to 4, the
Die Figur 5 zeigt das Schaltschema eines Elektrostatiksensors 10. Dieser basiert auf dem Prinzip der Detektion von Influenzladungen und weist eine flächige Sensorelektrode als Sensorelement 18 auf. Das Messsignal wird mittels einer Integrationsstufe 19, einer Betragswandlerstufe 20 und einer Komparatorstufe 21 zur Anzeige gebracht. Über die Integrationsstufe 19 ist ein Schaltelement 22 platziert, mittels welchem nach erfolgter Messung bzw. einer erfolgten Aktion seitens der Wägeelektronik, manuell oder automatisch das Messsignal zurückgesetzt wird. In der Komparatorstufe 21 wird der integrierte Absolutwert des Messsignals mit mindestens einem Schwellwert verglichen. Anschliessend kann entweder auf dem Bildschirm 12 der Anzeige- und Bedieneinheit 11 oder mittels einer Leuchtdiode einem Benutzer der Waage angezeigt werden, dass die Last, beispielsweise das Behältnis 5 und/oder das Wägegut 6 eine elektrostatische Aufladung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts aufweist. Ausserdem kann eine Aktion, welche in bevorzugter Weise durch die Wägeelektronik gesteuert wird, ausgelöst werden. Eine solche Aktion ist beispielsweise die Aktivierung einer Ionisationsvorrichtung, welche über einen vordefinierten Zeitraum elektrische Ladungen zum Neutralisieren der elektrostatischen Aufladung in den Wägeraum 3 einbringt.5 shows the circuit diagram of an
Es versteht sich von selbst, dass die Komparatorstufe 21 nicht nur eine einzige Vergleichseinheit aufweisen muss. Vielmehr steht die in der Figur 4 schematisch dargestellte Komparatorstufe 21 stellvertretend für eine solche mit einer oder mit mehreren Vergleicheinheiten mit verschiedenen vorgegebenen Schwellwerten, beispielsweise drei Schwellwerten, so dass eine semiquantitative Erfassung der elektrostatischen Aufladung erfolgen kann. Entsprechend einem Überschreiten eines der drei Schwellwerte wird die Stärke und/oder die Zeitdauer des Ausstosses der Ionisationsvorrichtung angepasst. Bei Feststellung des Vorzeichens der elektrostatischen Aufladungen kann auch das Vorzeichen der von der Ionisationsvorrichtung zu erzeugenden Ionen vorgegeben werden.It goes without saying that the
Weitere Aktionen der Waage 1 können alternativ oder zusätzlich zur Aktivierung der Ionisationsvorrichtung ausgeführt werden. Beispielsweise kann bei einer oberhalb eines der höheren Schwellwerte festgestellten elektrostatischen Aufladung ein Warnsignal ausgegeben werden und/oder jede weitere Wägung blockiert werden.Further actions of the
Selbstverständlich können auch andere Prinzipien der Detektion von elektrostatischen Aufladungen eingesetzt werden. Insbesondere sei in diesem Zusammenhang auf das Prinzip der Feldmühle verwiesen.Of course, other principles of detection of electrostatic charges can be used. In particular, reference is made in this connection to the principle of the field mill.
In der Figur 6 ist stark schematisiert das Blockschaltbild einer Waage 101 mit einem Elektrostatiksensor 10, wie er beispielsweise in der Figur 5 dargestellt ist, und mit einer Ionisationsvorrichtung 23 gezeigt. Die Waage 101, welche hier keine Windschutzvorrichtung aufweist, ist mit einer Waagschale 104 versehen, auf welcher die Last, hier als beliebiges Wägeobjekt 25 ohne Behältnis dargestellt, aufgebracht ist. Ferner weist die Waage 101 eine Wägezelle 26 und eine Wägeelektronik 27 auf. Der Elektrostatiksensor 10 weist eine Sensorelektrode als Sensorelement 18 und eine Sensorelektronik 24 auf, welche die in der Figur 5 beschriebene Integrationsstufe 19, Betragswandlerstufe 20 und Komparatorstufe 21 umfasst, jedoch auch in einer anderen, prinzipiell bekannten Ausformung ausgestaltet sein kann. Sowohl die Sensorelektronik 24 als auch die Ionisationsvorrichtung 23 sind mit der Wägeelektronik 27 der Waage 101 verbunden. Dadurch kann einer Messeinheit 28 der Wägeelektronik 27 die Information über die Höhe der elektrostatischen Aufladung übermittelt werden. In der Messeinheit 28 werden diese Daten in einer Speichereinheit 29 abgelegt. In einer Prozessoreinheit 37 der Messeinheit 28 wird ein Programm ausgeführt, welches bei Überschreiten von Schwellwerten die Ionisationsvorrichtung 23 aktiviert. Daher befindet sich auch die Ionisationsvorrichtung 23 in Verbindung mit der Wägelektronik 27. Die Schwellwerte können über eine Eingabevorrichtung 31 beispielsweise der Anzeige- und Bedieneinheit 11 modifiziert werden. Eine das Mass der elektrostatischen Aufladung kennzeichnende Ausgabe kann entweder am Bildschirm 12 der Anzeige- und Bedieneinheit 11 erfolgen oder vermittels optischer Anzeigen, z.B. der Leuchtdioden 32, 33, 34, die mit unterschiedlichen Farben das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts signalisieren.In the figure 6 is a highly schematic block diagram of a
Die Figur 7 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Betrieb der Waage 1, 101 im Hinblick auf die Detektion und die Beseitigung von elektrostatischen Aufladungen in der Umgebung der Waagschale 4, 104 und/oder der Last. Mittels des Elektrostatiksensors 10 wird das Vorhandensein der Aufladung festgestellt und mittels einer Komparatorstufe, die prinzipiell als Komparatoreinheit auch Bestandteil der Messeinheit sein kann, wird die Höhe und/oder das Vorzeichen der Aufladung bestimmt. Das Ergebnis wird angezeigt und es wird abgeklärt, ob eine Aktion der Waage 1, 101, d.h. eine Aktivierung der Ionisationsvorrichtung 23 notwendig ist, insbesondere in welcher Stärke und gegebenenfalls auch mit welchem Vorzeichen die Ionisation der die Waagschale 4, 104 und/oder die Last umgebenden Luft erfolgen soll. Falls die Notwendigkeit eines Neutralisation der elektrostatischen Aufladung besteht, wird die Ionisationsvorrichtung 23 aktiviert. Im Falle, dass keine solche Notwendigkeit besteht, wird die entsprechende Anzeige gelöscht und der Wägeprozess kann in Gang gesetzt werden. Nach erfolgter Ionisation, die in ihrem Ausmass und in ihrer Dauer dem entsprechend festgestellten Mass der elektrostatischen Aufladung angepasst ist, wird der Wägeprozess ebenfalls in Gang gesetzt und die Anzeige wird gelöscht.FIG. 7 shows in a flowchart a method for operating the
Ist nach einer erfolgten Ionisation das Mass, der Aufladung noch oberhalb eines Schwellwerts festzustellen, wird entsprechend der neuerlichen Bestimmung der Aufladungen die Dauer und/oder die Intensität der Ionisation an diesen neuen Wert beziehungsweise Messwert angepasst und die Folge von Ermitteln des Masses der Aufladung und nachfolgender Ionisation wird solange wiederholt, bis dieser Wert beziehungsweise Messwert unter einen vordefinierten Schwellwert abgesunken ist.If, after successful ionization, the measure of charging still above a threshold value is determined, the duration and / or the intensity of the ionization is adapted to this new value or measured value in accordance with the renewed determination of the charges, and the result of determining the amount of charge and subsequent charge Ionization is repeated until this value or measured value has fallen below a predefined threshold value.
Die Erfindung wurde anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass weitere hier nicht beschriebene Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung dem Wesen der Erfindung gerecht werden. Insbesondere kann in der Wägeelektronik das Auslösen einer Aktion, vor allem einer Aktivierung der Ionisationsvorrichtung nachdem das Vorhandensein elektrostatischer Aufladungen festgestellt wurde, mittels einer Analogschaltung realisiert werden.The invention has been shown and described with reference to the embodiments illustrated in FIGS. It goes without saying that further embodiments of the method and the device which are not described here do justice to the essence of the invention. In particular, in the weighing electronics, the triggering of an action, in particular an activation of the ionization device after the presence of electrostatic charges has been established, can be realized by means of an analog circuit.
- 1, 1011, 101
- WaageLibra
- 22
- WindschutzvorrichtungWind protection device
- 33
- WägeraumWeighing space
- 4, 1044, 104
- Waagschalepan
- 55
- Behältniscontainer
- 66
- WägegutPlace sample
- 77
- Gehäuse, WaagengehäuseHousing, balance housing
- 88th
- Aussparungrecess
- 99
- Rückwandrear wall
- 1010
- ElektrostatiksensorElectrostatic sensor
- 1111
- Anzeige- und BedieneinheitDisplay and control unit
- 1212
- Bildschirmscreen
- 1313
- Ionenquelleion source
- 1414
- Clipclip
- 15, 15'15, 15 '
- Führungsschachtguide shaft
- 1616
- elektronische BauelementeElectronic Components
- 1717
- SeitenwandSide wall
- 1818
- Sensorelementsensor element
- 1919
- Integrationsstufeintegration level
- 2020
- BetragswandlerstufeAmount converter stage
- 2121
- Komparatorstufecomparator
- 2222
- Schaltelementswitching element
- 2323
- Ionisationsvorrichtungionization
- 2424
- Sensorelektroniksensor electronics
- 2525
- Wägeobjektweighing object
- 2626
- Wägezelleload cell
- 2727
- WägeelektronikWeighing Electronics
- 2828
- Messeinheitmeasuring unit
- 2929
- Speichereinheitstorage unit
- 3030
- Wägeraumbodenweighing chamber base
- 3131
- Eingabevorrichtunginput device
- 3232
- Leuchtdiodeled
- 3333
- Leuchtdiodeled
- 3434
- Leuchtdiodeled
- 3535
- Einfassung des SensorelementsMount of the sensor element
- 3636
- Einfassung der IonenquelleMount of the ion source
- 3737
- Prozessoreinheitprocessor unit
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